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第7章 北极星的高度(1)

北极星有多高?这,看似一个无法测量的数字,但有人却把它算了出来。

生锈的扣子

张莉的妈妈给她新买了一件衣服,拿回家之后,张莉立刻就穿在身上照镜子,然后很臭美地问妈妈:“妈妈,我穿着好看吗?”

妈妈笑着说:“好看,莉莉穿什么衣服都好看!”

这时候,张莉更加乐得合不拢嘴了。

张莉对妈妈买的这件衣服爱不释手。

可就在张莉沉浸在喜悦中的时候,突然看到衣服不显眼的地方一个装饰性的铁扣子一点也不光亮了,像生锈了一般。

于是,张莉赶紧拿着衣服找妈妈:“妈妈,这件衣服不是新的吧,你看这里的扣子都生锈了!”

妈妈仔细地检查了一下,说:“莉莉,这是新的,不过可能是在衣服制作完成后,没有及时保护好,让扣子生锈了,没有关系,扣子在这个地方是不碍事的,不影响美观的!”

可是,张莉总觉得对衣服有一点不满意,于是问妈妈:“妈妈,那么铁为什么会生锈呢?”

你知道铁锈是怎么来的吗?

因为在潮湿的空气中,空气中的氧价和运转的速率较高,时常与水汽中的氧互换位置,刚从水汽中置换出来的氧速率不稳,瞬时还有单原子氧出现,所以很容易与铁化合,形成三氧化二铁。三氧化二铁质地疏松吸潮,形成了铁生锈的恶性循环。还有空气中的二氧化碳有少量能溶入水中,形成局部碳酸,与铁反应,这也是铁生锈的原因之一。还有假如铁的成分不纯,或是受到外力而内应力较大或变形较大的地方更易生锈。

神奇的水果抹布

小米吃饭的时候,总是喜欢把菜放进米饭里面拌着吃,但是每次吃完饭,小米的碗里总有一层油。小米很懂事,每次都帮助妈妈把洗洁精挤进碗里,帮妈妈刷碗,可是这样的话,手上也弄上很多油,黏糊糊的。

一天上课的时候,老师给小米班里的同学介绍的是“神奇的水果”,老师说这水果还有抹布的功能,同学们都不相信,可是老师当场做了实验,让同学们心服口服。

小米回到家中,就告诉妈妈这种“神奇的水果抹布”,妈妈试着用了一下,还真好用,夸小米是个聪明的孩子,小米调皮地做个鬼脸,说:“这还是我们老师教的呢!”

你知道水果是如何变成神奇的抹布的吗?

是用一块苹果片,来擦整个碗中有油的地方。不一会儿,就把这个油碗都擦干净了。这是因为:水果中含有果酸,而刚刚切开的苹果里面的果酸含量较多,用苹果切片在油碗上面抹擦,酸会和碗里的油污发生化学反应,生成可溶于水的物质,从而使得碗里的油污被苹果抹去,碗也就变得光亮如新了。

神奇的密写墨水

小华正在写作业,莉莉拿着一张纸就向小华跑过来,莉莉扬扬手中的纸说:“看看,我手中的这张纸上没有字吧?”小华说:“当然没有字了,这不是白纸一张吗?”

莉莉神秘地说:“但是,你知道吗?这张纸上其实是写有字的!这是一张‘密写纸’!”小华顿时来了兴趣,说:“真的吗?那怎么才能看到字呢?”

莉莉拿来一根蜡烛,然后点燃。拿手中的纸放在蜡烛的火焰上,这时,小华看见纸上逐渐显示出字来。小华开心地说:“这太好玩了,怎么做到的呢?”莉莉神秘地说:“这是因为我使用了一种密写墨水,所以就能写出神秘的字来。”

亲爱的读者,你知道莉莉用的是什么密写墨水吗?

原来只要找到柠檬汁或食用醋就可以写密写字了,用笔蘸着它写在普通的白纸上,等纸干了以后,纸上的字迹就会消失。这是因为柠檬汁或食用醋,通过化学反应使纸上写了字的部分成了一种类似玻璃的物质。它的燃点低于纸张本身,所以烘烤时,写字的地方先烧焦,故而密函的内容显现了出来。

会逃跑的颜色

张莉去找小伙伴童童玩,可是到了童童家,张莉才知道童童生病了,正躺在床上休息。不过生病的童童对于张莉的到来很高兴,快乐地跟她聊天。过了一会儿,两个人都不知道该说些什么了,这时候,机灵的张莉想起一个游戏来,就对童童说:“童童,我给你变个魔术吧!”童童当然很高兴地点头同意了。

只见张莉找来一个小的塑料瓶和一个搅拌棒,还有一些食用红色素。首先在塑料瓶里面倒入50%的水和33%的食用红色素一起搅拌均匀,然后用吸管把漂白剂一滴一滴地滴到瓶里面,这时水里面的红色消失了,水最后变清了。

你知道颜色为什么最终消失了吗?

因为加入的漂白剂里面含有“次氯酸盐”,这个物质释放的氧气和食用红色素里面的红色物质结合生成无色的化合物,所以水的红色消失而变清了。

失踪的头发丝

小南的头发该洗了,妈妈催促着她去洗头发。而天性爱玩的小南不愿意洗头发,就对妈妈说:“妈妈,你别总给我洗头发,头发经常接触水是会腐烂的!”

妈妈笑了:“为什么呀?”

小南说:“你没看好多东西放在水中,时间长了都会腐烂吗?”

小南的妈妈让小南剪几根头发放在水中,一个月过去了,两个月过去了……小南的头发并没有腐烂的迹象。这是为什么呢?

妈妈对小南说:“我们的头发在水里是很难泡烂的,可是我却有一个方法让头发消失!”

小南用怀疑的眼神望着妈妈。

妈妈找来一个饮料瓶,放进去20根头发,然后再倒入25%的漂白剂,用小勺摁住头发,让头发完全浸泡在漂白剂里面。

放置半小时左右,小南发现漂白剂表面产生了很多泡沫,头发已经开始溶化,并逐渐消失了!

亲爱的读者,你知道这是为什么吗?

人们的头发最终都会腐烂的,因为头发的主要成分是蛋白质,但是在平时的环境中,头发腐烂的速度很慢,即使在常温湿润条件下,也需要50年以上,因为分解胶原纤维的微生物很少。不过,这里的头发之所以能够溶化,是因为漂白剂属于碱性,而头发是酸性,酸碱遇到一起就会发生中和反应,所以头发丝就消失不见了。

变蓝的淀粉

张力经常搞出一些好玩的游戏实验,因此大家都叫他“小科学家”。小丽很高兴自己能和“小科学家”张力是邻居,也很喜欢找张力玩。

这天小丽又来找张力玩,张力正在做一个好玩的淀粉游戏。只见张力首先在碗里放了少许的面粉,再加一点水搅拌均匀,然后再倒入开水搅拌,等到冷却后,取出一点放入另一个小盘子上,滴上几滴碘酒,不一会儿,面粉就变成蓝色了。

小丽吃惊地喊:“呀!变颜色了,这是怎么回事呀?”

这是因为淀粉是白色不定形的粉末,由10%~30%的直链淀粉和70%~90%的支链淀粉组成。直链淀粉具有遇碘变蓝的特性,因为溶于水的直链淀粉借助分子内的氢键卷曲成螺旋状,第一个螺距由六个葡萄糖残基组成。如果在淀粉液中加入碘液,碘分子便嵌入到螺旋结构的空隙处,并且借助范德华力与直链淀粉联系在一起,形成了一种络合物,这种络合物能够比较均匀地吸收可见光,而反射的光是蓝光,所以使淀粉溶液呈现出蓝色来。

变色魔术

化学老师要给大家做个魔术,只见老师把紫叶甘蓝的叶子切细放入碗中,并注入开水。

大约半个小时过去了,同学们吃惊地发现,水的颜色变成紫色,而老师又把变了色的水倒入一只玻璃杯中。

然后取三只小玻璃酒杯,各倒入半杯清水,再在第二杯中倒入少许白醋,第三杯中倒入少许漂白粉。

这个时候老师又在每只杯中都倒入一些菜汁,各杯中原来透明的液体就会开始变色。

只见第一杯变成紫色,第二杯变成红色,第三杯则变成了绿色。

真是好玩的变色魔术,看着大家吃惊的表情,化学老师问:“同学们,你们知道这是为什么吗?为何会变颜色呢?”

大家你看看我,我看看你,都不知道其中的奥妙。他们用好奇的眼神看着化学老师。

化学老师见没有同学知道,才原原本本把这个魔术的化学原理说了出来。

亲爱的读者,你知道为什么吗?

原来紫叶甘蓝的菜汁会变色是因为紫叶甘蓝的内部含有一种叫花青素的物质,这种花青素遇酸性水溶液能使紫甘蓝汁变红。醋是酸性水溶液,所以紫甘蓝汁呈红色。这种花青素遇碱性水溶液能使紫甘蓝汁变绿,而漂白粉呈碱性,所以紫甘蓝汁呈绿色。这种花青素遇中性水溶液不能使紫甘蓝汁变色。另外,这种紫叶甘蓝指示剂也告诉我们:第一杯是中性的,第二杯发生了酸性反应,而第三杯则是碱性反应。

怎样让茶叶听话

欣欣和小朋友一起踢球,回家的时候已经非常口渴了,恰好看见爷爷刚冲泡好一杯茶。

欣欣开心地跑了过去,端起茶杯就要一饮而尽。可是欣欣却发现水面上漂浮着一片茶叶,他想把茶叶转到杯子的另一边,这样自己就可以痛快地喝水了。

可是,那茶叶似乎很不听话的样子,任凭欣欣怎么转动,茶叶都会在靠近欣欣喝水的位置!

欣欣着急了,而坐在旁边的爷爷不由地笑了起来。

爷爷说:“这茶叶是不会听你的话的!”

欣欣疑惑地问爷爷:“怎样让茶叶听话呢?”

身为博士的爷爷自信地说:“我有办法让茶叶听话!”

只见爷爷用嘴将嘴边的茶叶轻轻吹开,就能很轻松地喝到茶水了。

欣欣很奇怪:为什么只能吹才能喝到水呢?

亲爱的读者,你知道这是因为什么吗?

原来在欣欣转动杯子的时候,杯子对水的摩擦力与黏滞力都很小,而茶叶本身的惯性力量却很大,所以,不管你如何转动杯子,茶叶都会保持在原来的位置。而爷爷用嘴巴吹的办法茶叶的力量远远大于茶叶本身的力量,茶叶很容易就被吹动了!

分开套在一起的杯子

正在忙着做饭的妈妈需要两个玻璃杯来盛放食物。于是,就叫正在看电视的莉莉:“莉莉,快过来,帮妈妈拿两个杯子过来,好吗?”莉莉愉快地答应了。

可是等到莉莉赶到厨房的时候,发现有两个杯子套在一起,同时杯子和杯子之间有一些水膜,这些水膜就好像黏性极大的胶一样,把杯子粘得牢牢的,莉莉怎么用力拔也拔不开。

于是,莉莉着急地对妈妈说:“妈妈,这杯子怎么分不开呀!”妈妈看到莉莉很用力也没有分开,就微笑着说:“这是因为水分子之间有聚合在一起的内聚力,水和玻璃之间有相互吸引的附着力。两个湿杯子摞在一起,使这两个力结合在一起,在杯子之间形成一种强有力的黏合力,因此,杯子拔也拔不开。”

只见妈妈往套在里面的杯子里倒上一些冰水,再把外面的杯子放在热水里浸一下,两个杯子很容易就分开了。

聪明的读者,你知道莉莉的妈妈利用了什么原理将杯子分开的吗?

这是利用热胀冷缩的道理。里面的杯子收缩,外面的杯子膨胀,而这个极小的变化,能够破坏那层薄水膜在两个杯子间形成的黏合力,杯子就可以分开了。

会动的铅笔

马可和丽丽正在一起写作业,突然,马可的胳膊不小心碰到桌子上的一根铅笔,铅笔滚到了地板上。马可不情愿地捡起来,说:“这个可恶的铅笔,还自己会跑了!”一听这话,旁边的丽丽乐了,说:“马可,你就说是自己不愿意捡铅笔吧,还埋怨铅笔会跑了!”

马可不高兴地说:“就是嘛,本来写得好好的作业,一下子就让这支铅笔打乱了!”丽丽撇撇嘴说:“你说得不对,你根本就没有专心地写作业!不过,我有一个办法让铅笔会自己动!”

只见丽丽把一支带棱的铅笔放在桌子上,然后在它的上面再放一支圆形铅笔,使其在上面保持平衡。再用一块强磁铁小心地接近铅笔尖,只见铅笔转动了起来。

亲爱的读者,你知道圆形铅笔为何会转动吗?

铅笔中含有石墨,石墨被磁铁所吸引,铅笔就会转动了。

报纸上的空气压力

小南吃完饭,正在饭桌前,不知道该做些什么呢,这时,爷爷走过来,说:“小南,过来看看爷爷做的好玩的游戏!”

只见爷爷拿来一根不太硬的薄木条横向放在平滑的桌面边上,一半放在桌面上,一半伸出桌面边缘。然后再把一张完整的报纸覆盖在上面,平铺并压实在木条和桌面上。用拳头猛击伸出桌面的那部分木条,意想不到的结果出现了:木条被击断了,可是这张报纸还是完好无损。所以小南很惊讶,报纸是不是有神奇的力量呢。

爷爷神秘地笑了:“这其中的道理,你自己猜吧!”

亲爱的读者,你知道这其中都有什么道理吗?

盖在报纸下面的薄木条已被大气固定的桌面上,当报纸平铺开的时候,报纸下面的空气被赶出,报纸上面的空气压力使得木条无法轻易上抬。

怎样才能折断火柴

这天,马可的爸爸拿着一根火柴对马可说:“你能将这根火柴折断吗?”

马可不屑一顾地说:“当然了!”

爸爸微笑着说:“可要按照我的要求做哦!”

爸爸要求马可把这根火柴放在中指第一个关节的背上,然后用食指和无名指向下压的力和中指向上抬的力,去将这根火柴折断。

马可照着爸爸说的去做,可是怎么试也折不断火柴!

这时,爸爸又说:“你再换个姿势试试看,用中指往下压,食指和无名指往上抬,这样能折断吗?”

马可于是换了一个姿势,可是火柴就是不听使唤,一动不动的!

这根小小的火柴为什么就是折不断呢?

它有什么神奇吗?

这根火柴并没有什么特殊的,特殊的是马可的爸爸利用了杠杆的原理。从力学的角度来说,当你折断火柴棍的时候,支点就在手指关节与手掌的连接处。而当在这么远的距离施力的时候,手指的力气太小,还不足以折断火柴。但是如果把火柴移到靠近手掌的指关节,就会发现火柴很容易就被折断了,因为这时候手指头构成的这个杠杆已经有足够的力了。

能吹泡泡的肥皂水

课间活动的时候,班里的“小精灵”小丽拿着一个小瓶,瓶子里有一个带有小圆圈的小棍棍,只见小丽用小棍往瓶子里蘸了蘸,然后对着圆圈一吹,好多泡泡就出来了。调皮的马可跑到小丽面前说:“这不就是外面商店里卖的‘泡泡瓶’吗?嘿嘿,我以为是什么好东西呢?”

小丽见马可一上来就嘲讽自己,不高兴地说:“我这可不是在商店买的,而是自己制作的!”小丽用眼睛瞥了一下马可,就回到了自己的座位上继续吹泡泡。

马可听到小丽说是自己制作的,感到很新鲜,也想自己做一个来玩。于是跑到小丽身边讨教。

小丽起初因为马可刚才说话很难听而生气,后来想想,教给他正好显示一下自己的能力,就答应了马可的请求。原来,小丽是用肥皂水做的泡泡。首先找来一个小瓶,并在里面灌满水,然后再找来一小块肥皂,放进水里,充分搅拌,过几分钟之后就可以用来吹泡泡了。

你知道肥皂水为什么能吹泡泡吗?

因为泡泡是由于水的表面张力而形成的。这种张力是物体受到拉力作用时,存在于某内部而垂直于两个相邻部分接触面上的相互牵引力。水面的水分子间的相互吸引力比水分子与空气之间的吸引力强。这些水分子就像被黏住一样,而如果水分子之间过度黏合在一起,泡泡就不易形成了。肥皂正好“打破”了水的表面张力,使得泡泡能够吹出来。

捅不破的纸

张力闲着没事的时候,总是喜欢撕纸,妈妈说了好多次他都改不掉这个毛病。后来妈妈想到了一个很巧妙的办法。妈妈叫来张力,说:“张力,如果你把我这张纸捅破的话,我就允许你再撕纸,否则的话,你就不能再撕纸了!”张力向妈妈做了保证。

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